KR20230101950A - Fast response pedestal assembly for selective preclean - Google Patents

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KR20230101950A
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concentric
support pedestal
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라라 하우릴차크
차이타냐 에이. 프라사드
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 개시 내용의 구현예들은 일반적으로 개선된 기판 지지 페디스털 조립체에 관한 것이다. 일 구현예에서, 기판 지지 페디스털 조립체는 샤프트를 포함한다. 기판 지지 페디스털 조립체는 샤프트에 기계적으로 커플링된 기판 지지 페디스털을 더 포함한다. 기판 지지 페디스털은 상단 표면에 세라믹 재료가 코팅된, 기판 지지 플레이트를 포함한다.Embodiments of the present disclosure relate generally to an improved substrate support pedestal assembly. In one implementation, the substrate support pedestal assembly includes a shaft. The substrate support pedestal assembly further includes a substrate support pedestal mechanically coupled to the shaft. The substrate support pedestal includes a substrate support plate coated on a top surface with a ceramic material.

Description

선택적인 전-세정을 위한 신속 응답 페디스털 조립체{FAST RESPONSE PEDESTAL ASSEMBLY FOR SELECTIVE PRECLEAN}FAST RESPONSE PEDESTAL ASSEMBLY FOR SELECTIVE PRECLEAN

본 개시 내용의 구현예들은 일반적으로 챔버의 전-세정에서 이용하기 위한 페디스털에 관한 것이다.Embodiments of the present disclosure generally relate to a pedestal for use in pre-cleaning of a chamber.

집적 회로들이 규소 및 다른 반도체 기판들 내에 그리고 위에 형성된다. 단결정 규소의 경우에, 기판들은 용융 규소의 배스(bath)로부터 잉곳(ingot)을 성장시키는 것, 그리고 이어서 응고된 잉곳을 다수의 기판들로 톱작업하는 것에 의해서 제조된다. 이어서, 에피텍셜 규소 층이 단결정질 규소 기판 상에 형성되어, 도핑되거나 도핑되지 않을 수 있는 무결함 규소 층을 형성할 수 있다. 트랜지스터들과 같은 반도체 소자들이 에피텍셜 규소 층으로부터 제조될 수 있다. 형성된 에피텍셜 규소 층의 전기적 특성들은 일반적으로 단결정질 규소 기판의 특성들보다 양호하다.Integrated circuits are formed in and on silicon and other semiconductor substrates. In the case of single crystal silicon, substrates are made by growing an ingot from a bath of molten silicon, and then sawing the solidified ingot into multiple substrates. An epitaxial silicon layer may then be formed on the monocrystalline silicon substrate to form a defect-free silicon layer that may be doped or undoped. Semiconductor devices such as transistors can be fabricated from the epitaxial silicon layer. The electrical properties of the formed epitaxial silicon layer are generally better than those of a monocrystalline silicon substrate.

단결정질 규소 및 에피텍셜 규소 층의 표면들은, 전형적인 기판 제조 설비 주변의 조건들에 노출될 때, 오염되기 쉽다. 예를 들어, 기판들의 취급 및/또는 기판 프로세싱 설비 내의 주변 환경에 대한 노출로 인해서, 에피텍셜 층의 증착에 앞서서, 자연 산화물 층이 단결정질 규소 표면 상에 형성될 수 있다. 또한, 주변 환경에 존재하는 탄소 및 산소 종들(species)과 같은 외부 오염물질들이 단결정질 표면에 증착될 수 있다. 단결정질 규소 표면 상의 자연 산화물 층 또는 오염물질들의 존재는 단결정질 표면 상에 후속하여 형성되는 에피텍셜 층의 품질에 부정적인 영향을 미친다. 그에 따라, 에피텍셜 층들이 기판들 상에서 성장되기 전에, 표면 산화물 및 다른 오염물질들을 제거하기 위해서 기판들을 전-세정하는 것이 바람직할 수 있다.Surfaces of monocrystalline silicon and epitaxial silicon layers are susceptible to contamination when exposed to conditions surrounding typical substrate manufacturing facilities. For example, due to handling of substrates and/or exposure to the ambient environment within a substrate processing facility, a native oxide layer may be formed on the monocrystalline silicon surface prior to deposition of the epitaxial layer. Also, external contaminants such as carbon and oxygen species present in the surrounding environment may be deposited on the monocrystalline surface. The presence of a native oxide layer or contaminants on a monocrystalline silicon surface negatively affects the quality of an epitaxial layer subsequently formed on the monocrystalline surface. Accordingly, it may be desirable to pre-clean the substrates to remove surface oxides and other contaminants before epitaxial layers are grown on the substrates.

통상적인 전-세정 프로세스들은 기판 지지 페디스털을 갖는 독립형 진공 프로세스 챔버 내에서 종종 실행된다. 기판을 지지하는 페디스털의 상단 플레이트는 기판이 금속 표면들과 접촉하는 것으로부터 초래되는 금속 오염을 방지하기 위해서, 세라믹으로 제조된다. 세라믹 플레이트가 양호하지 못한 열 전도체이기 때문에, 기판과 접촉되는 페디스털의 상단 표면의 온도 제어가 어렵고, 기판의 온도를 안정화하는데 필요한 시간이 너무 길어질 수 있고, 이는 기판 프로세싱 시간 및 기판 프로세스 비용을 바람직하지 못하게 증가시킬 수 있다. 또한, 일부 프로세스들은 기판 온도를 둘 이상의 온도들 사이에서 순환시킬 것이고, 이러한 안정화 시간의 영향은 다수의 횟수들로 반복될 수 있다.Conventional pre-clean processes are often performed in a stand-alone vacuum process chamber with a substrate support pedestal. The top plate of the pedestal supporting the substrate is made of ceramic to prevent metal contamination resulting from contact of the substrate with metal surfaces. Since the ceramic plate is a poor thermal conductor, temperature control of the top surface of the pedestal in contact with the substrate is difficult, and the time required to stabilize the temperature of the substrate can be too long, which reduces substrate processing time and substrate process cost. may increase undesirably. Also, some processes will cycle the substrate temperature between two or more temperatures, and this stabilization time effect can be repeated multiple times.

따라서, 당업계에서, 챔버의 전-세정에서 이용하기 위한 개선된 기판 지지 페디스털이 필요하다.Accordingly, there is a need in the art for improved substrate support pedestals for use in pre-cleaning of chambers.

기판 지지 페디스털 조립체가 본원에서 설명된다. 일 구현예에서, 기판 지지 페디스털 조립체는 샤프트 및 샤프트에 커플링된 기판 지지 페디스털을 포함한다. 기판 지지 페디스털은 세라믹 재료가 코팅된 상단 표면을 갖는 알루미늄 기판 지지 플레이트를 포함한다. 기판 지지 페디스털 조립체는 또한, 기판 지지 페디스털의 상단 표면과 기판 사이의 커플링을 더 개선하기 위해서 사용될 수 있는 후방측 가스 채널들을 포함할 수 있다.A substrate support pedestal assembly is described herein. In one implementation, a substrate support pedestal assembly includes a shaft and a substrate support pedestal coupled to the shaft. The substrate support pedestal includes an aluminum substrate support plate having a top surface coated with a ceramic material. The substrate support pedestal assembly can also include backside gas channels that can be used to further improve coupling between the top surface of the substrate support pedestal and the substrate.

기판의 표면으로부터 오염물질들을 제거하도록 적응된 프로세싱 챔버가 본원에서 설명된다. 일 구현예에서, 프로세싱 챔버는 챔버 본체, 챔버 본체 상에 배치된 덮개 조립체; 및 챔버 본체 내에 적어도 부분적으로 배치된 기판 지지 페디스털 조립체를 포함한다. 기판 지지 페디스털 조립체는 샤프트 및 샤프트에 커플링된 기판 지지 페디스털을 포함한다. 기판 지지 페디스털은 세라믹 재료가 코팅된 상단 표면을 갖는 알루미늄 기판 지지 플레이트를 포함한다. 기판 지지 페디스털 조립체는 또한, 기판 지지 페디스털의 상단 표면과 기판 사이의 커플링을 더 개선하기 위해서 사용될 수 있는 후방측 가스 채널들을 포함할 수 있다.A processing chamber adapted to remove contaminants from the surface of a substrate is described herein. In one implementation, a processing chamber includes a chamber body, a lid assembly disposed on the chamber body; and a substrate support pedestal assembly disposed at least partially within the chamber body. A substrate support pedestal assembly includes a shaft and a substrate support pedestal coupled to the shaft. The substrate support pedestal includes an aluminum substrate support plate having a top surface coated with a ceramic material. The substrate support pedestal assembly can also include backside gas channels that can be used to further improve coupling between the top surface of the substrate support pedestal and the substrate.

기판 지지 페디스털 조립체가 본원에서 설명된다. 일 구현예에서, 기판 지지 페디스털 조립체는 세라믹 재료가 코팅된 상단 표면 및 하단 표면을 갖는 알루미늄 기판 지지 플레이트를 포함한다. 기판 지지 플레이트는 제1 직경의 제1 하위-플레이트(first sub-plate) 및 제1 하위-플레이트의 하단 표면에 브레이징된 제2 하위-플레이트를 포함한다. 제2 하위-플레이트는 제1 직경보다 큰 제2 직경을 가지며, 그에 따라 제2 하위-플레이트의 주변부 주위에 립(lip)을 형성한다. 기판 지지 플레이트는 기판 지지 플레이트를 통해서 연장되고 기판 지지 플레이트의 상단 표면 및 하단 표면 상에서 빠져 나가는 복수의 진공 통로들을 포함한다.A substrate support pedestal assembly is described herein. In one implementation, a substrate support pedestal assembly includes an aluminum substrate support plate having a top surface and a bottom surface coated with a ceramic material. The substrate support plate includes a first sub-plate of a first diameter and a second sub-plate brazed to a bottom surface of the first sub-plate. The second sub-plate has a second diameter greater than the first diameter, thereby forming a lip around the periphery of the second sub-plate. The substrate support plate includes a plurality of vacuum passages extending through the substrate support plate and exiting on top and bottom surfaces of the substrate support plate.

기판 지지 플레이트는 기판 지지 플레이트의 하단 표면에 브레이징된 가스 분배 플레이트를 더 포함하고, 가스 분배 플레이트는 기판 지지 플레이트의 하단 표면으로부터 상단 표면까지 기판 지지 플레이트를 통과하는 진공 척킹 통로들과 정렬된 복수의 통로들을 포함한다. 가스 분배 플레이트는 기판 지지 플레이트의 진공 통로들과 정렬된 복수의 가스 통로들을 더 포함한다.The substrate support plate further includes a gas distribution plate brazed to the lower surface of the substrate support plate, the gas distribution plate having a plurality of vacuum chucking passages aligned with the vacuum chucking passages passing through the substrate support plate from the lower surface to the upper surface of the substrate support plate. contains passages. The gas distribution plate further includes a plurality of gas passages aligned with the vacuum passages of the substrate support plate.

기판 지지 플레이트는 가스 분배 플레이트의 하단 표면에 브레이징된 기부 플레이트를 더 포함한다. 기부 플레이트는 제1 직경의 제1 하위-플레이트 및 제1 하위-플레이트의 하단 표면에 브레이징된 제2 하위-플레이트를 포함한다. 제2 하위-플레이트는 제1 직경보다 큰 제2 직경을 가지며, 그에 따라 제2 하위-플레이트의 주변부 주위에 립을 형성한다. 기부 플레이트는 샤프트를 통해서 경로화된(routed), 냉각제 유체를 수용하기 위해서 내부에 형성된 복수의 냉각 채널들을 갖는다.The substrate support plate further includes a base plate brazed to the bottom surface of the gas distribution plate. The base plate includes a first sub-plate of a first diameter and a second sub-plate brazed to a bottom surface of the first sub-plate. The second sub-plate has a second diameter greater than the first diameter, thereby forming a lip around the periphery of the second sub-plate. The base plate has a plurality of cooling channels formed therein to receive coolant fluid routed through the shaft.

기판 지지 플레이트는 기부 플레이트에 커플링되고 기부 플레이트 내에 형성된 냉각 채널들을 밀봉하는 캡 플레이트를 더 포함한다.The substrate support plate further includes a cap plate coupled to the base plate and sealing the cooling channels formed in the base plate.

앞서서 간략히 요약되고 이하에서 더 구체적으로 설명되는 본 개시 내용의 구현예들은 첨부 도면들에 도시된 개시 내용의 예시적인 구현예들을 참조함으로써 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 개시 내용의 전형적인 구현예들만을 도시한 것이고 그에 따라 개시 내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않으며, 개시 내용은 다른 마찬가지로 유효한 구현예들을 포함할 수 있다는 것을 주목하여야 한다.
도 1은 본 개시 내용의 일 구현예에 따른 전-세정 챔버의 횡단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기판 지지 페디스털의 횡단면도이다.
도 3은 도 2의 기판 지지 페디스털의 사시도이다.
도 4는 통상적인 기판 지지 페디스털을 이용하는 챔버 내의 온도 순환을 겪는 기판의 시간 대 온도의 플롯(plot), 및 도 2 및 도 3의 기판 지지 페디스털을 이용하는 챔버 내의 온도 순환을 겪는 기판의 온도의 플롯이다.
이해를 돕기 위해서, 가능한 경우에, 동일한 참조 번호들을 이용하여 도면들에서 공통되는 동일한 요소들을 표시하였다. 도면들은 실제 축척으로 도시된 것이 아니고, 명료함을 위해서 단순화될 수 있다. 추가적인 언급이 없이도, 일 구현예의 요소들 및 특징들이 다른 구현예들에 유리하게 통합될 수 있다는 것이 고려된다.Implementations of the present disclosure, briefly summarized above and described in more detail below, can be understood by reference to exemplary implementations of the disclosure illustrated in the accompanying drawings. However, it should be noted that the accompanying drawings depict only typical implementations of the present disclosure and are therefore not to be considered limiting of the scope of the disclosure, which may include other equally valid implementations. .
1 is a cross-sectional view of a pre-clean chamber according to one embodiment of the present disclosure.
2 is a cross-sectional view of a substrate support pedestal in accordance with the present invention.
3 is a perspective view of the substrate support pedestal of FIG. 2;
4 is a time versus temperature plot of a substrate undergoing temperature cycling in a chamber using a conventional substrate support pedestal, and a substrate undergoing temperature cycling in a chamber using the substrate support pedestal of FIGS. 2 and 3 is a plot of the temperature of
For ease of understanding, where possible, like reference numerals have been used to indicate common and like elements in the drawings. The drawings are not drawn to scale and may be simplified for clarity. Without further recitation, it is contemplated that elements and features of one implementation may be advantageously incorporated into other implementations.

반도체 기판 프로세싱에서, 전-세정(precleaning) 프로세스를 이용하여, 산화물들이 반도체 기판의 표면으로부터 제거된다. 해당 세정 프로세스는 전-세정 챔버 내에서 실시되는 플라즈마 프로세스를 포함할 수 있다. 전-세정 챔버는 챔버 본체, 덮개 조립체, 및 지지 조립체를 포함한다. 지지 조립체는 기판이 위에 놓이는 기판 지지 페디스털을 포함한다. 기판 지지 페디스털 및 기판은 기판 지지 페디스털의 샤프트를 상승시키는 작동기에 의해서 챔버 본체 내에서 수직으로 이동될 수 있다. 기판 지지 페디스털은 프로세스되는 기판의 온도를 높이기 위해서 덮개 조립체에 근접한 위치까지 상승될 수 있다. 이어서, 기판은 기판의 냉각을 촉진하기 위해서, 상승 위치로부터 멀리 하강된다. 이러한 가열 및 냉각은 몇 번의 순환들에 걸쳐 반복될 수 있다.In semiconductor substrate processing, oxides are removed from the surface of a semiconductor substrate using a precleaning process. The cleaning process may include a plasma process performed in a pre-cleaning chamber. The pre-clean chamber includes a chamber body, a lid assembly, and a support assembly. The support assembly includes a substrate support pedestal upon which a substrate is placed. The substrate support pedestal and substrate may be moved vertically within the chamber body by actuators that raise the shaft of the substrate support pedestal. The substrate support pedestal may be raised to a position proximate to the lid assembly to increase the temperature of the substrate being processed. The substrate is then lowered away from the raised position to facilitate cooling of the substrate. This heating and cooling may be repeated over several cycles.

기판의 신속한 가열 및 냉각을 돕기 위해서, 기판 지지 페디스털은 효율적인 열 전달을 향상하기 위해 본질적으로 전체적으로 금속 플레이트들로 제조된다. 기판 지지 페디스털은 기판의 금속 오염을 방지하는 세라믹과 같은 비-금속 재료로 상단 표면이 코팅된 기판 지지 플레이트를 포함한다. 전체적으로 세라믹으로 제조된 관련 기술의 기판 지지 플레이트들과 비교할 때, 기판 지지 플레이트 상의 얇은 코팅은 기판을 가열 및 냉각하는데 필요한 시간을 상당히 단축한다. 기판 지지 페디스털은 페디스털을 통한 양호한 열 전도도를 추가적으로 향상 및 촉진하기 위해서 함께 브레이징된 다수의 기능들을 갖는 많은 수의 하부 금속 플레이트들을 더 포함한다.To aid in rapid heating and cooling of the substrate, the substrate support pedestal is made essentially entirely of metal plates to enhance efficient heat transfer. The substrate support pedestal includes a substrate support plate coated on a top surface with a non-metallic material such as ceramic that prevents metal contamination of the substrate. Compared to substrate support plates of the related art made entirely of ceramic, the thin coating on the substrate support plate significantly reduces the time required to heat and cool the substrate. The substrate support pedestal further includes a number of lower metal plates with multiple features brazed together to further enhance and promote good thermal conductivity through the pedestal.

도 1은 산화물들과 같은 오염물질들을 기판의 표면으로부터 제거하도록 적응된 전-세정 프로세싱 챔버(100)의 횡단면도이다. 환원 프로세스를 실시하도록 적응될 수 있는 예시적인 프로세싱 챔버들에는 미국 캘리포니아 산타클라라에 소재하는 Applied Materials, Inc.로부터 입수할 수 있는 SiconiTM 프로세싱 챔버들이 포함된다. 다른 제조자들로부터의 챔버들이 또한 본원에서 개시된 발명의 이점을 취하도록 적응될 수 있다.1 is a cross-sectional view of a pre-clean processing chamber 100 adapted to remove contaminants such as oxides from the surface of a substrate. Exemplary processing chambers that can be adapted to conduct the reduction process include Siconi(TM) processing chambers available from Applied Materials, Inc. of Santa Clara, CA. Chambers from other manufacturers may also be adapted to take advantage of the invention disclosed herein.

프로세싱 챔버(100)는 열적 또는 플라즈마-기반의 세정 프로세스 및/또는 플라즈마 보조 건식 에칭 프로세스를 실시하는데 있어서 특히 유용할 수 있다. 프로세싱 챔버(100)는 챔버 본체(112), 덮개 조립체(114), 및 페디스털 조립체(116)를 포함한다. 덮개 조립체(114)는 챔버 본체(112)의 상부 단부에 배치되고, 페디스털 조립체(116)는 적어도 부분적으로 챔버 본체(112) 내에 배치된다. 진공 시스템을 이용하여 프로세싱 챔버(100)로부터 가스들을 제거할 수 있다. 진공 시스템은 챔버 본체(112) 내에 배치된 진공 포트(121)에 커플링된 진공 펌프(118)를 포함한다. 프로세싱 챔버(100)는 또한, 프로세싱 챔버(100) 내의 프로세스들을 제어하기 위한 제어기(102)를 포함한다.Processing chamber 100 may be particularly useful for performing thermal or plasma-based cleaning processes and/or plasma assisted dry etching processes. The processing chamber 100 includes a chamber body 112 , a lid assembly 114 , and a pedestal assembly 116 . A lid assembly 114 is disposed at an upper end of the chamber body 112 and a pedestal assembly 116 is disposed at least partially within the chamber body 112 . Gases may be removed from the processing chamber 100 using a vacuum system. The vacuum system includes a vacuum pump 118 coupled to a vacuum port 121 disposed within the chamber body 112 . The processing chamber 100 also includes a controller 102 for controlling processes within the processing chamber 100 .

덮개 조립체(114)는 전구체 가스들 및/또는 플라즈마를 프로세싱 챔버(100) 내의 프로세싱 영역(122)에 제공하도록 구성된 복수의 적층된 구성요소들을 포함한다. 제1 플레이트(120)가 제2 플레이트(140)에 커플링된다. 제3 플레이트(144)가 제2 플레이트(140)에 커플링된다. 덮개 조립체(114)가 원격 플라즈마 소스(124)에 연결되어 플라즈마-부산물들을 생성할 수 있고, 이어서, 플라즈마-부산물들은 덮개 조립체(114)의 나머지를 통과할 수 있다. 원격 플라즈마 소스(124)는 가스 소스(152)에 커플링된다(또는 원격 플라즈마 소스(124)가 없는 경우에, 가스 소스(152)가 덮개 조립체(114)에 직접적으로 커플링된다). 가스 소스(152)는 덮개 조립체(114)에 제공되는 플라즈마로 에너지화되는(energized) 헬륨, 아르곤, 또는 다른 불활성 가스를 포함할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 가스 소스(152)는 프로세싱 챔버(100) 내에서 기판과 반응하기 위해서 활성화되는 프로세스 가스들을 포함할 수 있다.Lid assembly 114 includes a plurality of stacked components configured to provide precursor gases and/or plasma to processing region 122 within processing chamber 100 . The first plate 120 is coupled to the second plate 140 . A third plate 144 is coupled to the second plate 140 . The lid assembly 114 can be connected to the remote plasma source 124 to generate plasma-byproducts, which can then pass through the remainder of the lid assembly 114 . The remote plasma source 124 is coupled to the gas source 152 (or, in the absence of the remote plasma source 124, the gas source 152 is directly coupled to the lid assembly 114). The gas source 152 may include helium, argon, or other inert gas that is energized with a plasma provided to the lid assembly 114 . In alternative embodiments, gas source 152 may include process gases that are activated to react with a substrate within processing chamber 100 .

페디스털 조립체(116)는 프로세싱 중에 기판(110)을 지지하기 위한 기판 지지 페디스털(132)을 포함한다. 기판 지지 페디스털(132)은 챔버 본체(112)의 하단부 내에 형성된 중앙에-위치된 개구부를 통해서 연장되는 샤프트(136)에 의해서 작동기(134)에 커플링된다. 작동기(134)는 샤프트(136) 주위에서의 진공 누출을 방지하는 벨로우즈들(미도시)에 의해서, 챔버 본체(112)에 대해서 가요적으로(flexibly) 밀봉될 수 있다. 작동기(134)는 기판 지지 페디스털(132)이 챔버 본체(112) 내에서 하나 이상의 프로세싱 위치들과, 방출 또는 전달 위치 사이에서 수직으로 이동할 수 있게 한다. 전달 위치는 챔버 본체(112)의 측벽 내에 형성된 슬릿 밸브의 개구부의 약간 아래에 위치되고, 그에 따라 기판(110)이 프로세싱 챔버(100)의 내외로 로봇에 의해서 전달될 수 있게 한다.The pedestal assembly 116 includes a substrate support pedestal 132 for supporting the substrate 110 during processing. The substrate support pedestal 132 is coupled to the actuator 134 by a shaft 136 extending through a centrally-located opening formed in the lower end of the chamber body 112 . Actuator 134 may be flexibly sealed to chamber body 112 by bellows (not shown) that prevent vacuum leakage around shaft 136 . The actuator 134 allows the substrate support pedestal 132 to move vertically within the chamber body 112 between one or more processing positions and a release or transfer position. The transfer location is located slightly below the opening of the slit valve formed in the sidewall of the chamber body 112, thereby allowing the substrate 110 to be robotically transferred into and out of the processing chamber 100.

일부 프로세스 동작들에서, 기판(110)은, 어닐링 단계의 실시와 같은, 부가적인 열적 프로세싱 동작들을 실시하기 위해서, 상승 핀들에 의해서 상단 표면으로부터 이격될 수 있다. 기판(110)은, 기판(110)이 기판 지지 페디스털(132)과 직접 접촉되게 배치하여 기판(110)의 냉각을 촉진하기 위해서, 하강될 수 있다.In some process operations, the substrate 110 may be spaced from the top surface by lift pins to perform additional thermal processing operations, such as performing an annealing step. The substrate 110 may be lowered to facilitate cooling of the substrate 110 by placing the substrate 110 in direct contact with the substrate support pedestal 132 .

도 2는 기판 지지 페디스털(132)의 횡단면적인 상세도이다. 기판 지지 페디스털(132)은 기판 지지 플레이트(200), 가스 분배 플레이트(206), 기부 플레이트(208), 및 캡 플레이트(214)를 포함한다. 비록 기판 지지 플레이트(200), 가스 분배 플레이트(206), 기부 플레이트(208), 및 캡 플레이트(214)가 이하에서 분리된 개별적인 플레이트들로서 설명되지만, 플레이트들(200, 206, 208, 214) 중 임의의 하나 이상이, 예를 들어 로스트 폼 주조(lost foam casting) 또는 3D 프린팅에 의해서, 하나의 일체형 구성요소로서 제조될 수 있다는 것이 고려된다.2 is a cross-sectional detail view of the substrate support pedestal 132 . The substrate support pedestal 132 includes a substrate support plate 200 , a gas distribution plate 206 , a base plate 208 , and a cap plate 214 . Although the substrate support plate 200, gas distribution plate 206, base plate 208, and cap plate 214 are described below as separate individual plates, one of the plates 200, 206, 208, and 214 It is contemplated that any one or more may be fabricated as one integral component, for example by lost foam casting or 3D printing.

기판 지지 플레이트(200)는 프로세싱 중에 기판(110)을 지지하기 위한 상단 표면(202), 측면 표면(203), 및 하단 표면(205)을 포함한다. 기판 지지 플레이트(200)는 0.1 인치 내지 0.75 인치의 두께를 갖는다. 기판 지지 플레이트(200)는 일반적으로, 금속, 예를 들어 알루미늄과 같이 양호한 열 전도도를 갖는 재료로 제조된다.The substrate support plate 200 includes a top surface 202 , a side surface 203 , and a bottom surface 205 for supporting a substrate 110 during processing. The substrate support plate 200 has a thickness of 0.1 inch to 0.75 inch. The substrate support plate 200 is generally made of a material with good thermal conductivity, such as metal, for example aluminum.

기판 지지 플레이트(200)는 제1 직경의 제1 하위-플레이트(220a) 및 제1 직경보다 큰 제2 직경의 제2 하위-플레이트(220b)를 포함할 수 있고, 그에 따라 제2 하위-플레이트(220b)의 주변부 주위에 립(221)을 형성할 수 있다. 하위-플레이트들(220a, 220b)이 함께 브레이징되어, 양호한 열 전달을 보장할 수 있다. 대안적으로, 기판 지지 플레이트(200)가 일체형 구조를 가질 수 있다. 제1 직경은 기판(110)의 직경과 실질적으로 동일하거나 그보다 약간 작을 수 있다. 제2 직경은 제1 직경보다 크고, 선택적으로 기판(110)을 둘러싸는 프로세싱 링(미도시)을 지지하기에 충분할 수 있다.The substrate support plate 200 can include a first sub-plate 220a of a first diameter and a second sub-plate 220b of a second diameter greater than the first diameter, thereby providing a second sub-plate 220a. A lip 221 may be formed around the periphery of 220b. The sub-plates 220a and 220b may be brazed together to ensure good heat transfer. Alternatively, the substrate support plate 200 may have an integral structure. The first diameter may be substantially equal to or slightly smaller than the diameter of the substrate 110 . The second diameter is larger than the first diameter and may optionally be sufficient to support a processing ring (not shown) surrounding the substrate 110 .

기판 지지 플레이트(200)의 상단 표면(202)은 페디스털(132)의 기판 지지 표면을 형성한다. 기판(110)의 금속 오염을 방지하기 위해서, 상단 표면(202)은 세라믹 코팅(204)으로 덮인다. 적합한 세라믹 코팅들에는 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 실리카, 규소, 이트리아, YAG, 또는 다른 비-금속 코팅 재료들이 포함된다. 코팅(204)은 50 미크론 내지 1000 미크론 범위의 두께를 갖는다. 기판(110)은 프로세싱 중에 상단 표면(202) 상에 배치된 코팅(204)에 대해서 진공 척킹될 수 있게 구성된다. 세라믹 코팅(204)은 측면 표면(203) 및 립(221) 상에 존재하지 않는다.The top surface 202 of the substrate support plate 200 forms the substrate support surface of the pedestal 132 . To prevent metal contamination of the substrate 110, the top surface 202 is covered with a ceramic coating 204. Suitable ceramic coatings include aluminum oxide, aluminum nitride, silica, silicon, yttria, YAG, or other non-metallic coating materials. Coating 204 has a thickness ranging from 50 microns to 1000 microns. The substrate 110 is configured to be vacuum chucked against the coating 204 disposed on the top surface 202 during processing. Ceramic coating 204 is absent on side surface 203 and lip 221 .

기판 지지 플레이트(200)는 복수의 진공 통로들(250)을 포함한다. 진공 통로들(250)은 기판 지지 플레이트(200)를 통해서 연장되어, 상단 표면(202)들 및 하단 표면들(205) 상에서 빠져 나간다. 진공이 진공 통로들(250)을 통해서 인가되어, 기판(110)을 상단 표면(202)에 고정시킨다. 진공 통로들(250)이 기판 지지 플레이트(200)를 통해서 달리 경로화될 수 있다는 것 그리고 동일한 기능을 제공하는 것이 고려된다. 진공 채널들이 또한 Ar, He, 또는 N2와 같은 가스 소스에 연결될 수 있고, 그에 따라 기판(110)의 뒤쪽에서 후방측 퍼지를 제공하여 프로세스 가스들을 기판(110)의 후방부로부터 멀리에서 유지하거나, 페디스털(132)과 기판(110) 사이의 열 전도를 증가시키기 위한 후방측 가스를 제공할 수 있다.The substrate support plate 200 includes a plurality of vacuum passages 250 . Vacuum passages 250 extend through the substrate support plate 200 and exit on top surfaces 202 and bottom surfaces 205 . A vacuum is applied through the vacuum passages 250 to secure the substrate 110 to the top surface 202 . It is contemplated that the vacuum passages 250 could be otherwise routed through the substrate support plate 200 and serve the same function. The vacuum channels may also be connected to a gas source such as Ar, He, or N2, thereby providing a backside purge at the backside of the substrate 110 to keep process gases away from the backside of the substrate 110, or A backside gas may be provided to increase thermal conduction between the pedestal 132 and the substrate 110 .

가스 분배 플레이트(206)는 기판 지지 플레이트(200) 아래에 배치된다. 가스 분배 플레이트(206)는 상단 표면(207), 측면 표면(209), 및 하단 표면(211)을 갖는다. 가스 분배 플레이트(206)의 상단 표면(207)은 기판 지지 플레이트(200)의 하단 표면(205)에 기계적으로 커플링된다. 가스 분배 플레이트(206)는 열 전도성 재료, 예를 들어 알루미늄과 같은 금속으로 제조된다.A gas distribution plate 206 is disposed below the substrate support plate 200 . The gas distribution plate 206 has a top surface 207 , a side surface 209 , and a bottom surface 211 . The top surface 207 of the gas distribution plate 206 is mechanically coupled to the bottom surface 205 of the substrate support plate 200 . The gas distribution plate 206 is made of a thermally conductive material, for example a metal such as aluminum.

접경되는 플레이트들(200, 206) 사이의 열 전달을 더 촉진하기 위해서, 가스 분배 플레이트(206)의 상단 표면(207)이 기판 지지 플레이트(200)의 하단 표면(205)에 브레이징된다. 세라믹 코팅(204)은 측면 표면(209) 상에 존재하지 않고, 그에 따라 페디스털(132)의 추가적인 열적 응답을 촉진한다. 가스 분배 플레이트(206)는 0.1 인치 내지 0.75 인치 범위의 두께를 갖는다. 가스 분배 플레이트(206)는 통로들(213)에 인가된 진공이 상단 표면(202)에 효과적으로 제공되도록 기판 지지 플레이트(200)의 진공 통로들(250)과 정렬되는 복수의 가스 통로들(213)을 더 포함한다. 진공 통로들(250)은 샤프트(136)를 통해서 경로화되는 진공 라인들(미도시)에 커플링된다.To further promote heat transfer between the abutting plates 200 and 206, the top surface 207 of the gas distribution plate 206 is brazed to the bottom surface 205 of the substrate support plate 200. The ceramic coating 204 is not present on the side surface 209, thereby promoting additional thermal response of the pedestal 132. The gas distribution plate 206 has a thickness ranging from 0.1 inches to 0.75 inches. The gas distribution plate 206 includes a plurality of gas passages 213 aligned with the vacuum passages 250 of the substrate support plate 200 such that a vacuum applied to the passages 213 is effectively provided to the top surface 202. more includes Vacuum passages 250 are coupled to vacuum lines (not shown) routed through shaft 136 .

기부 플레이트(208)는 가스 분배 플레이트(206) 아래에 배치되고, 가스 분배 플레이트(206)를 지지 플레이트(200)에 대해서 개재한다(sandwich). 기부 플레이트(208)는 상단 표면(215), 측면 표면(217), 및 하단 표면(219)을 갖는다. 기부 플레이트(208)의 상단 표면(215)은 가스 분배 플레이트(206)의 하단 표면(211)에 기계적으로 커플링된다. 기부 플레이트(208)는 0.1 인치 내지 0.75 인치 범위의 두께를 갖는다. 기부 플레이트(208)는 열 전도성 재료, 예를 들어 알루미늄과 같은 금속으로 제조된다. 접경되는 플레이트들(206, 208) 사이의 열 전달을 더 촉진하기 위해서, 기부 플레이트(208)의 상단 표면(215)이 가스 분배 플레이트(206)의 하단 표면(211)에 브레이징된다.The base plate 208 is disposed below the gas distribution plate 206 and sandwiches the gas distribution plate 206 with respect to the support plate 200 . The base plate 208 has a top surface 215 , a side surface 217 , and a bottom surface 219 . The top surface 215 of the base plate 208 is mechanically coupled to the bottom surface 211 of the gas distribution plate 206 . The base plate 208 has a thickness ranging from 0.1 inches to 0.75 inches. The base plate 208 is made of a thermally conductive material, for example a metal such as aluminum. To further promote heat transfer between the abutting plates 206 and 208, the top surface 215 of the base plate 208 is brazed to the bottom surface 211 of the gas distribution plate 206.

기부 플레이트(208)는 제1 직경의 제1 하위-플레이트(226a) 및 제1 직경보다 큰 제2 직경의 제2 하위-플레이트(226b)를 포함할 수 있고, 그에 따라 제2 하위-플레이트(226b)의 주변부 주위에 립(227)을 형성할 수 있다. 세라믹 코팅(204)은 측면 표면(217) 또는 립(227) 상에 존재하지 않고, 그에 따라 페디스털과 주변 환경 사이의 양호한 열 전달을 촉진한다.The base plate 208 can include a first sub-plate 226a of a first diameter and a second sub-plate 226b of a second diameter greater than the first diameter, such that the second sub-plate ( A lip 227 can be formed around the periphery of 226b). Ceramic coating 204 is not present on side surface 217 or lip 227, thereby promoting good heat transfer between the pedestal and the surrounding environment.

가스 분배 플레이트(206)의 직경이 제2 하위-플레이트(220a)의 직경과 동일할 수 있고, 그에 따라 가스 분배 플레이트(206)의 외부 둘레가 기판 지지 플레이트(200)와 정렬될 수 있다. 가스 분배 플레이트(206)의 직경이 제1 하위-플레이트(226a)의 직경과 동일할 수 있고, 그에 따라 가스 분배 플레이트(206)의 외부 둘레가 기부 플레이트(208)와 정렬될 수 있다. 기부 플레이트(208)는 냉각 채널들(210)을 통해서 기판(110)을 냉각시키기 위한 냉각제 유체를 수용하기 위해서 내부에 형성된 복수의 냉각 채널들(210)을 갖는다. 냉각제 유체는 채널들(210)을 통해서 기부 플레이트(208)의 재료와 직접 접촉되어, 또는 채널들(210) 내에 배치된 도관을 통해서 유동할 수 있다.The diameter of the gas distribution plate 206 can be the same as the diameter of the second sub-plate 220a so that the outer perimeter of the gas distribution plate 206 can be aligned with the substrate support plate 200 . The diameter of the gas distribution plate 206 can be the same as the diameter of the first sub-plate 226a, such that the outer perimeter of the gas distribution plate 206 can be aligned with the base plate 208. The base plate 208 has a plurality of cooling channels 210 formed therein to receive a coolant fluid for cooling the substrate 110 through the cooling channels 210 . The coolant fluid may flow through channels 210 in direct contact with the material of base plate 208 or through conduits disposed within channels 210 .

기판 지지 페디스털(132)은, 기부 플레이트(208) 내의 채널들(210)을 밀봉하기 위해서, 기부 플레이트(208)에 기계적으로 커플링되고 그 아래에 위치되는 캡 플레이트(214)를 더 포함한다. 캡 플레이트(214)는 상단 표면(222) 및 측면 표면(223)을 갖는다. 캡 플레이트(214)는 0.1 인치 내지 0.75 인치 범위의 두께를 갖는다. 캡 플레이트(214)는 열 전도성 재료, 예를 들어 알루미늄과 같은 금속으로 제조될 수 있다. 캡 플레이트(214)의 직경이 제2 하위-플레이트(226a)의 직경과 동일할 수 있고, 그에 따라 기부 플레이트(208)의 외부 둘레가 캡 플레이트(214)와 정렬될 수 있다. 접경되는 플레이트들(208, 214) 사이의 열 전달을 더 촉진하기 위해서, 캡 플레이트(214)의 상단 표면(222)이 기부 플레이트(208)의 하단 표면(219)에 브레이징된다. 세라믹 코팅(204)은 측면 표면(223) 상에 존재하지 않고, 그에 따라 페디스털과 주변 환경 사이의 양호한 열 전달을 촉진한다.The substrate support pedestal 132 further includes a cap plate 214 mechanically coupled to and positioned underneath the base plate 208 to seal the channels 210 in the base plate 208. do. Cap plate 214 has a top surface 222 and a side surface 223 . The cap plate 214 has a thickness ranging from 0.1 inch to 0.75 inch. The cap plate 214 may be made of a thermally conductive material, for example a metal such as aluminum. The diameter of the cap plate 214 can be the same as the diameter of the second sub-plate 226a so that the outer perimeter of the base plate 208 can align with the cap plate 214 . To further promote heat transfer between the abutting plates 208 and 214, the top surface 222 of the cap plate 214 is brazed to the bottom surface 219 of the base plate 208. The ceramic coating 204 is not present on the side surface 223, thereby promoting good heat transfer between the pedestal and the surrounding environment.

유체 공급 도관(216) 및 유체 복귀 도관(218)이 샤프트(136)를 통해서 배치된다. 유체 공급 도관(216)은 기부 플레이트(208) 내에 형성된 채널들(210)의 유입구 포트(미도시)에 커플링되는 한편, 유체 복귀 도관(218)은 열적 기부 플레이트(208) 내에 형성된 채널들(210)의 배출구 포트(미도시)에 커플링된다. 도관들(216, 218)을 통해서 제공되는 유체가 기부 플레이트(208)의 냉각 채널들(212)을 통해서 순환되어, 효율적인 페디스털(132)의 온도 제어를 제공한다.A fluid supply conduit 216 and a fluid return conduit 218 are routed through the shaft 136 . Fluid supply conduit 216 is coupled to an inlet port (not shown) of channels 210 formed in base plate 208, while fluid return conduit 218 is coupled to channels (not shown) formed in thermal base plate 208. 210) is coupled to the outlet port (not shown). Fluid provided through conduits 216 and 218 is circulated through cooling channels 212 of base plate 208 to provide efficient temperature control of pedestal 132 .

기판 지지 페디스털(132)은 또한, 가스 분배 플레이트(206)와 유사한 부가적인 가스 분배 플레이트들(미도시)을 포함할 수 있다. 이러한 부가적인 가스 분배 플레이트들이 Ar, He, 또는 N2와 같은 가스 소스들에 연결되어, 페디스털(132) 상의 다른 위치들에 퍼지 유동들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 부가적인 가스 분배 플레이트가 통합되어 기판(110)의 에지에서 퍼지 유동을 제공할 수 있다. 가스 분배 플레이트(206), 또는 부가적인 가스 분배 플레이트들이 다수의 구역으로 분할될 수 있고, 그에 따라 상이한 퍼지 유동들 또는 진공 설정점들(vacuum set points)을 기판 지지 페디스털(132)의 상이한 지역들에 제공할 수 있다.The substrate support pedestal 132 may also include additional gas distribution plates (not shown) similar to the gas distribution plate 206 . These additional gas distribution plates can be connected to gas sources such as Ar, He, or N2 to provide purge flows to other locations on pedestal 132 . For example, an additional gas distribution plate may be incorporated to provide a purge flow at the edge of the substrate 110 . The gas distribution plate 206 , or additional gas distribution plates, can be divided into multiple zones, thereby directing different purge flows or vacuum set points to different parts of the substrate support pedestal 132 . can be provided in the region.

도 3은 도 2의 기판 지지 페디스털(132)의 사시도이다. 기판 지지 페디스털(132)의 상단 표면(202)은 일반적으로 복수의 접촉점들(310)을 포함하고, 기판은 프로세싱 중에 그러한 접촉점들 상에 놓인다. 접촉점들(310)은 예를 들어, 기판 지지 플레이트(200)와 일체로 형성될 수 있고, 세라믹 코팅(204)으로 형상추종적으로(conformally) 코팅될 수 있다. 접촉점들(310)은 또한 편평한 금속 표면 상에서 코팅 재료로 형성될 수 있다. 일 구현예에서, 접촉점들(310)은 페디스털(132)의 상단 표면(202)의 중앙점(312)(즉, 페디스털(132)의 중심선 또는 중앙 축)을 중심으로 하는 동심적인 원들로 배열된다. 부가적으로 또는 대안적으로, 접촉점들(310)이 방위각적으로 대칭적인 패턴으로 배열되어, 기판의 균일한 프로세싱을 보장할 수 있다. 접촉점들(310)이 메사(mesa), 돌출부들 또는 범프들(bumps)의 형태일 수 있다. 접촉점들(310)은 작은 접촉 표면적을 제공하고, 그에 따라 기판이 상단 표면(202)의 전체와 직접 접촉하는 것을 방지한다. 일 구현예에서, 접촉점들(310)은 페디스털(132)의 상단 표면(202) 상에 배치된 사파이어 볼들이다.FIG. 3 is a perspective view of the substrate support pedestal 132 of FIG. 2 . The top surface 202 of the substrate support pedestal 132 generally includes a plurality of contact points 310, and a substrate is placed on those contact points during processing. The contact points 310 may be integrally formed with, for example, the substrate support plate 200 and may be conformally coated with a ceramic coating 204 . Contact points 310 may also be formed of a coating material on a flat metal surface. In one implementation, the contact points 310 are concentric about a midpoint 312 of the top surface 202 of the pedestal 132 (ie, the centerline or center axis of the pedestal 132). arranged in circles Additionally or alternatively, the contact points 310 may be arranged in an azimuthally symmetrical pattern to ensure uniform processing of the substrate. Contact points 310 may be in the form of mesa, protrusions or bumps. Contact points 310 provide a small contact surface area, thereby preventing the substrate from making direct contact with all of top surface 202 . In one implementation, the contact points 310 are sapphire balls disposed on the top surface 202 of the pedestal 132 .

페디스털(132)의 상단 표면(202)은 (도 2에 도시된 바와 같이) 가스 분배 플레이트(206) 내의 통로들(250)을 통해서 가스 분배 플레이트(206)로부터 퍼지 가스를 수용하기 위해서 반경방향 분배 채널들(332)과 상호 연결된 복수의 동심적인 가스 분배 채널들(330)을 더 가질 수 있다.The top surface 202 of the pedestal 132 is radiused to receive purge gas from the gas distribution plate 206 via passages 250 in the gas distribution plate 206 (as shown in FIG. 2). It may further have a plurality of concentric gas distribution channels 330 interconnected with the directional distribution channels 332 .

도 4는, 도 2 및 도 3의 기판 지지 페디스털(132)을 이용하는 챔버(100)와 같은 프로세싱 챔버에 대한 기판(110)의 온도의 플롯(406)에 대한, 통상적인 냉각 페디스털을 이용하는 프로세싱 챔버 내에 배치된 기판(110)의 시간 대 온도의 플롯(402)이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 플롯(402)은 약 58 ℃의 비교적 일정한 온도 피크들 및 약 42 ℃의 낮은 저점부들(troughs)을 갖는다. 또한, 플롯(406) 대 플롯(402)에서, 온도의 현저한 상향 이동이 있다. 플롯(406)은 약 60 ℃에서 시작되는 (플롯(402)의 피크들보다 상당히 더 고온인) 피크들 및 몇 번의 순환들에 걸친 약 63 ℃까지의 상향 이동을 가지며, 이는, 통상적인 페디스털에 비교되는, 기판 지지 페디스털(132)을 이용한 매우 견조하고 반복 가능한 온도 제어를 나타낸다. 그에 따라, 기판 지지 페디스털(132)은 통상적인 페디스털보다 더 신뢰 가능하게 가열 및 냉각시킨다.FIG. 4 is a typical cooling pedestal versus plot 406 of the temperature of the substrate 110 for a processing chamber, such as the chamber 100 using the substrate support pedestal 132 of FIGS. 2 and 3 . is a plot 402 of temperature versus time of a substrate 110 disposed in a processing chamber using As shown in FIG. 4 , plot 402 has relatively constant temperature peaks at about 58° C. and low troughs at about 42° C. Also in plot 406 versus plot 402 there is a significant upward shift in temperature. Plot 406 has peaks starting at about 60 °C (significantly hotter than the peaks in plot 402) and an upward shift over several cycles to about 63 °C, which is typical of a pedicel. Compared to a whisk, it exhibits very robust and repeatable temperature control with the substrate support pedestal 132. As such, the substrate support pedestal 132 heats and cools more reliably than conventional pedestals.

전술한 내용이 본 개시 내용의 구현예들에 관한 것이지만, 개시 내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고도, 개시 내용의 다른 그리고 추가적인 구현예들이 도출될 수 있을 것이다.While the foregoing relates to implementations of the present disclosure, other and additional implementations of the disclosure may be derived without departing from the basic scope of the disclosure.

Claims (20)

기판 지지 페디스털 조립체로서:
샤프트; 및
상기 샤프트에 결합된 기판 지지 페디스털을 포함하고,
상기 기판 지지 페디스털은,
상단 표면 및 하단 표면을 갖는 알루미늄 기판 지지 플레이트 - 상기 알루미늄 기판 지지 플레이트는 상기 알루미늄 기판 지지 플레이트의 상기 하단 표면으로부터 상기 상단 표면까지 연장되는 수직 통로들을 더 포함하고, 상기 상단 표면은 세라믹 재료로 코팅되고, 상기 수직 통로들은 진공 통로들을 포함함 -;
상기 알루미늄 기판 지지 플레이트의 상기 하단 표면과 접촉하는 가스 분배 플레이트 - 상기 가스 분배 플레이트는 상기 진공 통로들과 정렬된 복수의 가스 통로를 포함함 -;
상기 가스 분배 플레이트로부터 상기 수직 통로들을 통해 가스를 수용하도록 구성된 복수의 동심적인(concentric) 가스 분배 채널; 및
상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널에 결합된 복수의 반경방향(radial) 분배 채널 - 상기 세라믹 재료는 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널 및 상기 복수의 반경방향 분배 채널 위에 배치됨 -
을 포함하는, 기판 지지 페디스털 조립체.As a substrate support pedestal assembly:
shaft; and
a substrate support pedestal coupled to the shaft;
The substrate support pedestal,
An aluminum substrate support plate having a top surface and a bottom surface, the aluminum substrate support plate further comprising vertical passages extending from the bottom surface of the aluminum substrate support plate to the top surface, the top surface being coated with a ceramic material; , the vertical passages include vacuum passages;
a gas distribution plate in contact with the bottom surface of the aluminum substrate support plate, the gas distribution plate including a plurality of gas passages aligned with the vacuum passages;
a plurality of concentric gas distribution channels configured to receive gas from the gas distribution plate through the vertical passages; and
a plurality of radial distribution channels coupled to the plurality of concentric gas distribution channels, the ceramic material being disposed over the plurality of concentric gas distribution channels and the plurality of radial distribution channels;
A substrate support pedestal assembly comprising a. 제1항에 있어서,
상기 세라믹 재료는 알루미늄 산화물인, 기판 지지 페디스털 조립체.According to claim 1,
wherein the ceramic material is aluminum oxide. 제1항에 있어서,
상기 복수의 반경방향 분배 채널은 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널의 내부 동심적인 채널로부터 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널의 외부 동심적인 채널까지 연장되는, 기판 지지 페디스털 조립체.According to claim 1,
wherein the plurality of radial distribution channels extend from an inner concentric channel of the plurality of concentric gas distribution channels to an outer concentric channel of the plurality of concentric gas distribution channels. 제3항에 있어서,
상기 알루미늄 기판 지지 플레이트는:
내부 주변부 및 상기 내부 주변부를 둘러싸는 외부 주변부; 및
상기 상단 표면 아래에서 밖으로 연장되는 립을 더 포함하고, 상기 립은 상기 외부 주변부와 상기 내부 주변부 사이에서 연장되고, 상기 세라믹 재료는 상기 내부 주변부까지 연장되고 상기 상단 표면만을 코팅하여, 상기 립이 노출되고 상기 알루미늄 기판 지지 플레이트의 측면들이 노출되고 상기 세라믹 재료에 의해 코팅되지 않도록 하는, 기판 지지 페디스털 조립체.According to claim 3,
The aluminum substrate support plate is:
an inner periphery and an outer periphery surrounding the inner periphery; and
further comprising a lip extending out from under the top surface, the lip extending between the outer periphery and the inner periphery, the ceramic material extending to the inner periphery and coating only the top surface, exposing the lip and such that the sides of the aluminum substrate support plate are exposed and not coated by the ceramic material. 제1항에 있어서,
상기 가스 분배 플레이트는 상기 기판 지지 페디스털의 상이한 지역들에 상이한 퍼지 유동들 또는 진공 설정 점들(vacuum set points)을 제공하기 위해 다수의 구역으로 분할되는, 기판 지지 페디스털 조립체.According to claim 1,
wherein the gas distribution plate is divided into multiple zones to provide different purge flows or vacuum set points to different zones of the substrate support pedestal. 제1항에 있어서,
상기 기판 지지 페디스털의 상기 상단 표면은, 상기 가스 분배 플레이트로부터 상기 가스 분배 플레이트 내의 상기 복수의 가스 통로를 통해서 퍼지 가스를 수용하기 위해 상기 복수의 반경방향 분배 채널과 상호 연결된 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널을 갖는, 기판 지지 페디스털 조립체.According to claim 1,
The top surface of the substrate support pedestal comprises the plurality of concentric channels interconnected with the plurality of radial distribution channels for receiving purge gas from the gas distribution plate through the plurality of gas passages in the gas distribution plate. A substrate support pedestal assembly having gas distribution channels. 제6항에 있어서,
상기 세라믹 재료는 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널 및 상기 반경방향 분배 채널들을 덮는, 기판 지지 페디스털 조립체.According to claim 6,
wherein the ceramic material covers the plurality of concentric gas distribution channels and the radial distribution channels. 제1항에 있어서,
상기 기판 지지 페디스털은:
상기 가스 분배 플레이트의 하단부에 브레이징된(brazed) 기부 플레이트(base plate)를 더 포함하고, 상기 기부 플레이트는 상기 샤프트를 통해 전달된 냉각제 유체를 수용하기 위해서 내부에 형성된 복수의 냉각 채널을 갖는, 기판 지지 페디스털 조립체.According to claim 1,
The substrate support pedestal is:
further comprising a base plate brazed to a lower end of the gas distribution plate, the base plate having a plurality of cooling channels formed therein for receiving coolant fluid delivered through the shaft. Support pedestal assembly. 제8항에 있어서,
상기 가스 분배 플레이트 및 상기 기부 플레이트가 알루미늄으로 제조되는, 기판 지지 페디스털 조립체.According to claim 8,
wherein the gas distribution plate and the base plate are made of aluminum. 제8항에 있어서,
상기 기판 지지 페디스털은:
상기 기부 플레이트에 결합되고 상기 기부 플레이트 내에 형성된 상기 냉각 채널들을 밀봉하는 캡 플레이트를 더 포함하는, 기판 지지 페디스털 조립체.According to claim 8,
The substrate support pedestal is:
and a cap plate coupled to the base plate and sealing the cooling channels formed in the base plate. 프로세싱 챔버로서:
챔버 본체; 및
상기 챔버 본체의 프로세싱 영역 내에 적어도 부분적으로 배치된 페디스털 조립체를 포함하고,
상기 페디스털 조립체는
프로세싱 중에 기판을 지지하기 위한 기판 지지 페디스털 - 상기 기판 지지 페디스털은,
샤프트; 및
상단 표면 및 하단 표면을 갖는 알루미늄 기판 지지 플레이트를 포함하고, 상기 알루미늄 기판 지지 플레이트는 상기 샤프트에 기계적으로 결합되고, 상기 알루미늄 기판 지지 플레이트는 상기 알루미늄 기판 지지 플레이트의 상기 하단 표면으로부터 상기 상단 표면까지 연장되는 수직 통로들을 포함하고, 상기 상단 표면은 세라믹 재료로 코팅되고, 상기 수직 통로들은 진공 통로들을 포함함 -;
상기 알루미늄 기판 지지 플레이트의 상기 하단 표면과 접촉하는 가스 분배 플레이트 - 상기 가스 분배 플레이트는 상기 진공 통로들과 정렬된 복수의 가스 통로를 포함함 -;
상기 가스 분배 플레이트로부터 상기 수직 통로들을 통해 가스를 수용하도록 구성된 복수의 동심적인 가스 분배 채널; 및
상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널에 결합된 복수의 반경방향 분배 채널 - 상기 세라믹 재료는 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널 및 상기 복수의 반경방향 분배 채널 위에 배치됨 -
을 포함하는, 프로세싱 챔버.As a processing chamber:
chamber body; and
a pedestal assembly disposed at least partially within a processing region of the chamber body;
The pedestal assembly is
A substrate support pedestal for supporting a substrate during processing, the substrate support pedestal comprising:
shaft; and
An aluminum substrate support plate having a top surface and a bottom surface, the aluminum substrate support plate mechanically coupled to the shaft, the aluminum substrate support plate extending from the bottom surface to the top surface of the aluminum substrate support plate vertical passages, the top surface of which is coated with a ceramic material, and the vertical passages include vacuum passages;
a gas distribution plate in contact with the bottom surface of the aluminum substrate support plate, the gas distribution plate including a plurality of gas passages aligned with the vacuum passages;
a plurality of concentric gas distribution channels configured to receive gas from the gas distribution plate through the vertical passages; and
a plurality of radial distribution channels coupled to the plurality of concentric gas distribution channels, the ceramic material being disposed over the plurality of concentric gas distribution channels and the plurality of radial distribution channels;
A processing chamber comprising a. 제11항에 있어서,
상기 세라믹 재료는 알루미늄 산화물인, 프로세싱 챔버.According to claim 11,
and wherein the ceramic material is aluminum oxide. 제11항에 있어서,
상기 복수의 반경방향 분배 채널은 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널의 내부 동심적인 채널로부터 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널의 외부 동심적인 채널까지 연장되는, 프로세싱 챔버.According to claim 11,
wherein the plurality of radial distribution channels extend from an inner concentric channel of the plurality of concentric gas distribution channels to an outer concentric channel of the plurality of concentric gas distribution channels. 제13항에 있어서,
상기 알루미늄 기판 지지 플레이트는:
내부 주변부 및 상기 내부 주변부를 둘러싸는 외부 주변부; 및
상기 상단 표면 아래에서 밖으로 연장되는 립을 더 포함하고, 상기 립은 상기 외부 주변부와 상기 내부 주변부 사이에서 연장되고, 상기 세라믹 재료는 상기 내부 주변부까지 연장되고 상기 상단 표면만을 코팅하여, 상기 립이 노출되고 상기 알루미늄 기판 지지 플레이트의 측면들이 노출되고 상기 세라믹 재료에 의해 코팅되지 않도록 하는, 프로세싱 챔버.According to claim 13,
The aluminum substrate support plate is:
an inner periphery and an outer periphery surrounding the inner periphery; and
further comprising a lip extending out from under the top surface, the lip extending between the outer periphery and the inner periphery, the ceramic material extending to the inner periphery and coating only the top surface, exposing the lip and such that sides of the aluminum substrate support plate are exposed and not coated by the ceramic material. 제11항에 있어서,
상기 가스 분배 플레이트는 상기 기판 지지 페디스털의 상이한 지역들에 상이한 퍼지 유동들 또는 진공 설정 점들을 제공하기 위해 다수의 구역으로 분할되는, 프로세싱 챔버.According to claim 11,
wherein the gas distribution plate is divided into multiple zones to provide different purge flows or vacuum set points to different zones of the substrate support pedestal. 제11항에 있어서,
상기 기판 지지 페디스털의 상기 상단 표면은, 상기 가스 분배 플레이트로부터 상기 가스 분배 플레이트 내의 상기 복수의 가스 통로를 통해서 퍼지 가스를 수용하기 위해 상기 복수의 반경방향 분배 채널과 상호 연결된 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널을 갖는, 프로세싱 챔버.According to claim 11,
The top surface of the substrate support pedestal comprises the plurality of concentric channels interconnected with the plurality of radial distribution channels for receiving purge gas from the gas distribution plate through the plurality of gas passages in the gas distribution plate. A processing chamber having a gas distribution channel. 제16항에 있어서,
상기 세라믹 재료는 상기 복수의 동심적인 가스 분배 채널 및 상기 반경방향 분배 채널들을 덮는, 프로세싱 챔버.According to claim 16,
and the ceramic material covers the plurality of concentric gas distribution channels and the radial distribution channels. 제11항에 있어서,
상기 기판 지지 페디스털은:
상기 가스 분배 플레이트의 하단부에 브레이징된 기부 플레이트를 더 포함하고, 상기 기부 플레이트는 상기 샤프트를 통해서 전달된 냉각제 유체를 수용하기 위해서 내부에 형성된 복수의 냉각 채널을 갖는, 프로세싱 챔버.According to claim 11,
The substrate support pedestal is:
and a base plate brazed to the lower end of the gas distribution plate, the base plate having a plurality of cooling channels formed therein to receive coolant fluid delivered through the shaft. 제18항에 있어서,
상기 가스 분배 플레이트 및 상기 기부 플레이트가 알루미늄으로 제조되는, 프로세싱 챔버.According to claim 18,
wherein the gas distribution plate and the base plate are made of aluminum. 제18항에 있어서,
상기 기판 지지 페디스털은:
상기 기부 플레이트에 결합되고 상기 기부 플레이트 내에 형성된 상기 냉각 채널들을 밀봉하는 캡 플레이트를 더 포함하는, 프로세싱 챔버.According to claim 18,
The substrate support pedestal is:
and a cap plate coupled to the base plate and sealing the cooling channels formed in the base plate.
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